Generell lassen sich mit dem Ultraschallverfahren Materialfehler schnell und sicher lokalisieren. Die bisherige Prüfungen der ausgebauten Radsätze sind aufwendig und personalintensiv. Der Prüfer muß manuell ein spezielles Gel auf den Radsatz auftragen. Anschließend führt er in präzisen Bewegungen einen Prüfkopf über das Rad. Dies erforderte neben ausgesprochenem Fingerspitzengefühl auch ein hohes Maß an Konzentration. Die Berichte werden vom Prüfer handschriftlich erstellt. Die Herausforderung war, eine voll automatische Prüfanlage mit direkter Auswertung und -dokumentation zu konzipieren, die den Anforderungen des komplexen Prüfauftrags gerecht wird. In enger Zusammenarbeit mit dem Forschungs- und Technologiezentrum der Deutschen Bahn AG in Kirchmöser und der STF Hoyerswerda bauten die Wissenschaftler aus dem Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP und der Fraunhofer-Technologie-Entwicklungsgruppe TEG in nur drei Monaten eine Ultraschall-Prüfanlage auf. Die aufwendigen und sensiblen Tests werden nun voll automatisch vorgenommen.

Die ausgebauten Radsätze rollen auf Schienen in die Prüfanlage. Sobald die Räder justiert sind, werden die Sensoren über den Prüfkopfsystemträger an Lauf- und Stirnfläche positioniert. Je Rad übernehmen 16 Ultraschallprüfköpfe die Untersuchung. Wasser dient dabei als Koppelmedium, weil es die hochfrequenten Schallwellen gut auf das Bauteil überträgt. Während sich das Rad einmal um die eigene Achse dreht, gleiten die Ultraschallsensoren auf einem dünnen Wasserfilm über die Oberfläche. Zwei EMUS-Sensoren (elektromagnetisch angeregter Ultraschall) suchen die Radscheibe auf Fehler ab. Alle Prüfsensoren lassen sich unabhängig voneinander einstellen und passen sich automatisch an unterschiedliche Raddurchmesser und -geometrien an. Die Prüfköpfe lagern auf angefederten Haltern. So nehmen sie immer eine exakte Position relativ zur Lauf- und Stirnfläche des Rades ein. Dies verhindert, daß eine Stelle des Rades ungeprüft bleibt.

Sind die Räder fehlerfrei, sehen die Sensoren nur die Radgeometrie. Sind hingegen Fehlerstellen im Material, etwa Hohlstellen, Risse oder metallische Einschlüsse, werfen diese die Schallwellen zurück. Die Prüfergebnisse erscheinen umgehend auf einem Monitor und werden automatisch protokolliert. Das Prüfsystem verarbeitet die Signale, so daß im Ergebnis festgestellt werden kann, welche Fehler wo im Rad vorliegen. Sobald die Prüfung abgeschlossen ist, trifft das Prüfsystem automatisch ein Vorentscheidung, ob der Radsatz weiterverwendet oder aussortiert wird.

Das vollautomatisierte Verfahren erleichtert die Inspektion der Räder enorm: Der Nachweis von befundfreien Rädern wird somit nicht nur sicherer, sondern auch exakt reproduzierbar. Das heißt, durch die Automatisierung des Prüfprozesses und die vorbestimmten Positionen der Sensoren sind die Bedingungen im Gegensatz zur manuellen Prüfung immer konstant. Sie lassen sich – wenn notwendig – auch beim zweiten oder dritten Mal exakt wiederholen. Zudem verkürzt sich die Inspektionsdauer der Züge, da die manuelle Prüfleistung auf ein Minimum reduziert wird. So bietet die neue Anlage mehr Sicherheit bei hoher Wirtschaftlichkeit.